胃的自身保护作用

二、胃的自身保护作用

正常情况下,胃黏膜不会受到胃液和食物中某些因素的损伤,是因为其本身具有下述三个方面的保护机制共同组成完善的防御体系。

(一)黏液屏障

黏液是由胃黏膜上皮细胞、泌酸腺、贲门腺和幽门腺的黏液细胞等分泌,主要成分为糖蛋白,具有较高的黏滞性并形成凝胶的特性。黏液覆盖在胃黏膜表面,形成一厚度约为50μm的非流动的凝胶保护层,相当于胃黏膜上皮细胞厚度的10~20倍。该厚度的维持依赖于上皮细胞黏液的分泌和黏液凝胶在其腔面不断降解之间的动态平衡。黏液与胃黏膜表面上皮细胞分泌的HCO-3共同构成黏液碳酸氢盐屏障(mucus bicarbonate barrier)。故黏液实质上是一层碱性保护膜,除润滑作用可使黏膜免于食物的机械性损伤外,主要的作用是隔离胃液、中和进入黏液层的胃酸以及抑制胃黏膜表面的胃蛋白酶的活性。该屏障构成了抵御胃酸和胃蛋白酶对上皮损伤的第一道防线。当胃酸中的H从黏液表层向深层扩散时,HCO-3也从黏液深层渐向表层扩散,二者相遇,H被HCO-3中和。因此,胃黏膜表面处于中性或偏碱的状态(图6-1),从而有效地防止胃酸和胃蛋白酶对胃黏膜的侵蚀和损伤。黏液还具有抗氧化剂的作用,可减少细菌或免疫细胞产生的自由基引起的损伤。在胃黏膜因某种因素损伤后,大量的HCO-3和组织液可渗入胃腔内使胃酸得以中和,为胃黏膜上皮细胞的修复提供中性环境,有利于胃黏膜损伤后的修复。

乙酰胆碱和促胃液素刺激黏液的分泌,反流的胆汁和阿司匹林等则抑制黏液的分泌,使屏障作用减弱。组胺、副交感神经兴奋和胃扩张等,都可刺激HCO-3的分泌;交感神经兴奋和在应激状态下,胃黏膜血管收缩,血流量减少,HCO-3的分泌减少。胃蛋白酶是大分子物质,在黏液层中弥散的速率比H慢得多,且其活性与pH密切相关。当黏膜表面pH>5.0时,胃蛋白酶即失去水解蛋白质的活性。因此,黏液碳酸氢盐屏障对胃蛋白酶而言是一个十分有效的细胞外屏障(extracellular barrier)。正常情况下,胃酸的分泌量同黏液碳酸氢盐屏障的作用保持动态平衡。

图示

图6-1 胃黏液和黏膜屏障

黏液层有阻挡胃腔内H快速通过的作用,胃腺分泌的H又是如何通过黏液层进入胃腔,且不破坏黏液层pH梯度的?用显微观察的实验表明,给在体大鼠胃腔内注入pH敏感的刚果红染料后,胃酸仅在胃小凹上面的局限区域通过黏液层。因为在胃泌酸腺分泌时,在小凹内产生了0.667~2.67kPa(5~20mmHg)的压力,加之小凹处的黏液层较薄,从而在小凹的上面形成一个胃酸和胃蛋白酶进入胃腔的临时通道,该压力使分泌物能穿过薄层黏液而进入胃腔。随之在酸分泌停止后即将黏膜表面封闭。

这里要指出的是:胃酸可激活胃蛋白酶原成为有活性的酶并为之提供分解蛋白质的环境,而存在于由主细胞、壁细胞和黏液细胞等组成的管状腺腔内的胃蛋白酶和胃酸,为何又不对腺腔内的细胞膜造成损伤?这是结构的特殊性或其他机制所致?尚有待进一步研究。

(二)胃黏膜屏障

胃黏膜屏障(gastric mucosal barrier)是由胃黏膜上皮细胞和相邻细胞的紧密连接构成的一道屏障。腔面膜是脂蛋白层,紧密连接组织是致密结构,离子难以通过,该屏障既能防止H由胃腔扩散入胃黏膜内,又能防止Na从黏膜内向胃腔扩散,因而使胃黏膜与胃腔之间维持着极大的H浓度梯度。这样,既能使胃酸在胃腔内适应消化的需要,又能使胃黏膜免受逆向扩散的H的损害。

黏膜屏障具有自身快速修复的能力。如果食物中的机械或化学因素造成了上皮细胞的损伤,在损伤后的短时间内,通过周围上皮细胞沿基膜的移行,即可迅速覆盖损伤上皮。特别是在胃小凹处,活力强的上皮细胞移行至损伤表面,使损伤得以迅速地修复。屏障的修复也称整复(restitution),是一个快速的过程,不需要蛋白质合成,一般在损伤数分钟后开始,在1至数小时内完成。(https://www.daowen.com)

上皮细胞的修复功能离不开来自血液循环的HCO-3、氧和其他基本营养物质。血液循环保证上皮下组织的酸碱平衡,并维持能量供给和氧化还原能力。由黏膜和黏膜下组织合成和分泌的前列腺素和神经肽以及上皮生长因素和α转化生长因子等,具有参与或促进黏膜屏障修复的作用。

(三)胃黏膜的细胞保护作用

胃黏膜的细胞保护作用(cytoprotection)主要是指胃黏膜上皮细胞合成和释放的前列腺素,具有防止或减轻有害物质(纯乙醇、强酸和强碱等)对胃黏膜损伤的能力。前列腺素E2(PGE2)和前列腺素I2(PGI2)以及一氧化氮,通过抑制胃酸和胃蛋白酶原的分泌、促进黏液和HCO3的分泌以及改善和增加胃黏膜的血流,有助于维持胃黏膜的完整和促进受损的胃黏膜修复,由此对胃黏膜起到直接细胞保护作用(dircet cytoprotection)。近年来还发现,预先给予胃黏膜一些弱刺激,可防止或减轻随后给予的强刺激所致的胃黏膜损伤,这种现象被称为适应性细胞保护(adaptive cytoprotection)。如预先用20%~25%的乙醇给大白鼠灌胃,可明显减轻以后给予的无水乙醇所致的胃黏膜损伤。王志均教授认为,胃黏膜经常处在食物成分、胃酸、胃蛋白酶以及反流的胆汁等构成的弱刺激中,因此能不断合成和分泌前列腺素等物质,保护胃黏膜免受较强刺激的损伤。临床上一些患者大量服用吲哚美辛(消炎痛)、阿司匹林等药物可引起胃出血和溃疡,其重要原因之一就是抑制了前列腺素合成酶,使胃黏膜前列腺素含量减少所致。

这里要提出的是,前列腺是一类天然的具有保护机体组织器官免于损伤因素作用的物质。其参与的细胞保护作用在体内普遍存在。除胃以外,已研究表明前列腺和降钙素基因相关肽等对肝、胰、心和肾等都具有保护作用。

(四)其他因素的保护作用

1.胃黏膜表面活性物质 现研究表明,存在于胃黏膜上皮细胞表面的活性磷脂,通过增强胃黏液的黏滞性和使胃黏膜产生疏水性等机制,起到保护胃黏膜细胞免受胃酸损伤的作用。

2.一氧化氮 一氧化氮可加速损伤后胃黏膜的重建以维持其完整性;增加胃黏膜血流量以产生适应性细胞保护作用,该作用和前列腺素相互协同;促进黏液和HCO-3的分泌,增加黏液凝胶层的厚度,促进上皮细胞损伤后的修复过程。

3.胃肠激素 促胃液素和缩胆囊素等都具有促进胃黏膜组织代谢和生长的作用,即营养作用(trophic action)。该作用除维持其正常的结构和功能外,也有助于受损上皮细胞的修复。故胃肠激素既是胃肠功能活动的调节者(见消化功能及其协调),又是胃肠黏膜的天然保护因子。